在2 0 1 1 年国际超级计算大会 (ISC)上,第37届全球高性能 计算机500强(TOP500)排行榜,吸 引了IT业内外人士的高度关注。总计 有387套上榜系统,即超过77%的上榜 系统是基于英特尔处理器构建。今年 新上榜的系统中有近90%采用了英特尔 处理器。
据记者了解,每半年发布一次的 全球高性能计算机500强(TOP500) 排行榜和年度中国高性能计算机100强 (TOP100)排行榜,自2009年6月榜单 到2011年6月榜单,连续五届TOP500排 行榜上,与石油勘探或地球物理应用相 关的上榜系统,全部基于英特尔至强处 理器构建。
英特尔HPC与 石油物探的不解之缘
在石油行业,目前油气勘探普遍 采用地震波法,即通过人工地震波, 采集传入地下深处的不同形态岩层形 成的反射波,转变为数据,并通过计 算处理模拟勘探区域地下的地质构 造,从而找到存有石油或天然气的岩 层精确位置。由于地震波法勘探收集 的数据通常都以TB计,在海洋勘探过 程中收集到的数据容量更是会突破PB 级别量,因此要处理这些海量数据, 就只能借助性能尽可能出色的高性能 计算机,才能在最短时间内完成,以 实现最佳的勘探效益。
高性能算机上的物探数据,通过 地震资料处理和油藏模拟实现应用。 前者要求高性能计算机必须提供出色的 浮点运算性能,并且在性能上要有很好 的可扩展性,但对内存带宽的占用并没 有特别要求;后者则对系统的内存带宽 要求较高,并需要大缓存支持。石油行 业的用户要让自己的高性能计算机在处 理勘探数据时发挥最大效用,就必须从 更高层面考虑,构建一个计算、存储和 网格组件之间性能保持平衡、彼此配合 “融洽”,具备高能效、易管理的高性 能计算数据中心,获得最高的业务执行 效率和最佳的投资回报。
英特尔平衡计算理念 实现 1+1+1>3
在平衡计算理念指引下,英特尔 数据中心事业部在服务器、存储和网 络,这三条产品线上均已实现了具有 重要意义的突破,帮助用户打造具备 出色互操作性,并能满足用户性能和 功能需求的高性能计算用数据中心IT 基础设施。
服务器作为计算机性能输出的引 擎,是调动整个数据中心高效稳定运转 的核心。就石油物探领域中的应用—— 地震资料处理和油藏模拟,英特尔双路 服务器用至强5600处理器平台和针对关 键业务的多路至强E7处理器平台,可 谓效果最佳。
据介绍,在配备至强处理器5600 处理器的平台上,有75%-80%的高性 能计算应用均可以最佳状态运行。至强 E7处理器的服务器,则得益于该处理 器内置的30MB大容量高速缓存,以及 对高容量(最高可达2TB)和高带宽内 存子系统的支持,成为运行油藏模拟应 用的适用平台。
英特尔上述两款服务器处理器平 台搭配的,是其功能强大、易于使用的 一系列软件开发与优化工具,以及相 关的技术支持。这些工具包括有VTune 性能分析器、英特尔编译器( I n t e l Compilers)、Intel Thread Checker等 等。 世界领先的油服公司斯伦贝谢 (Schlumberger)技术服务副总裁Jim Brady表示,“通过与英特尔的紧密合 作,其行业领先的软件使用工具,很好 地优化了我们软件扩展能力的性能。因 此,我们的石油和天然气客户可以更好 地理解液体流动和地质因素,更迅速、 更确性、更高效地推动能源勘探的发 展。”
在英特尔平衡计算理念下的高性 能计算数据中心解决方案中,对于存储 相关产品的要求是,要让它能够为更多 存储系统厂商所用,并在提供出色性能 的同时,保证不同厂商的产品之间、同 一厂商的不同代产品之间,以及它们和 数据中心内其他IT设备之间,实现更好 地兼容、互操作和数据迁移。因此,英 特尔一方面借多核和先进微架构,提供 了非常出色的运算性能,另一方面也集 成了有助于提升存储设备处理效率、能 效和实现存储虚拟化的智能特性。同 时,特别是推进存储和服务器的融合, 可以形成兼具计算和存储能力,应用更 具弹性,及时适应用户需求变化、性价 比也更为理想的解决方案。
英特尔万兆产品可以通过简化服 务器网络适配器和相关网络设备,达到 带宽大增、延迟降低和可靠性提升的目 的。英特尔称这种简化可使数据中心里每机架功耗降低45%、网络线缆和交 换机的接口减少80%、用户花费在数据 中心基础设施上的成本降低15%,并使 每个服务器的联网带宽提升达2倍。此 外,万兆以太网也可以为千兆以太网和 Infiniband之间较大的跨越架起沟通的 桥梁。不仅如此,英特尔还正在数个环 节上对万兆以太网进行技术革新,以求 进一步提升它在平衡数据中心解决方案 中的应用。
MIC架构引领行业 走向百亿亿次计算时代
英特尔集成众核(MIC)架构是基 于已被业界广泛接受和应用的英特尔架 构,因此其相关应用的开发和优化, 也沿用了用户们熟悉的编程模型和编程 环境。用户可以利用前文所述的英特尔 软件开发和优化工作的特别版本,在非 常短的时间内,将其现有的、运行在英 特尔架构处理器平台上的高性能计算应 用,迁移到基于英特尔集成众核架构的 产品上运行,并通过简单的优化,就能 获得可观的性能提升。这将为用户带来 应用性能迅速增长,和既往软件投资得 以保全的双重收益。
在2 0 1 1 年国际超级计算大会期 间,英特尔集成众核(MIC)架构的上 述亮点得到了验证。来自德国莱布尼茨 超级计算中心的Arndt Bode教授表示: 英特尔集成众核(MIC)架构在编程模 式上的优势,可以让我们把英特尔至强 处理器上的应用快速扩展到用于英特尔 集成众核架构相关应用开发和优化平台 上。该工作负载最初是专为英特尔至强 处理器开发和优化的,但是由于英特尔 集成众核(MIC)架构,采用了我们熟 悉的编程模式,我们在几个小时内就能 针对英特尔集成众核 (MIC)架构优 化其代码,同时实现超过每秒6500亿次 浮点计算的性能。
英特尔集成众核(MIC)架构,将 是英特尔引领整个IT行业,及所有高性 能计算用户走向百亿亿次计算时代的关 键所在。每秒百亿亿或数百亿亿次浮点 计算的性能指标,相当于目前全球最快 高性能计算机的百倍之多。如此大的性 能提升,将带来更大的应用空间,让用 户能够以更加精细先进的处理方法,来 计算更多、更大规模的数据,最终获得 更为精准的结果。这对石油勘探来说, 就是对石油贮藏更快、更精确的定位, 以及之后更快的开采速度和更低的开采 成本。
据记者了解,备受业界期待、基于 英特尔集成众核(MIC)架构的首款产 品(代号为“Knights Corner”),计划 采用英特尔支持创新的3-D三栅极晶体 管的22纳米制程技术生产。在其及后续 产品的帮助下,英特尔预计2011~2020 年这个十年期的末期,高性能计算用户 将步入百亿亿次计算时代,其时全球最 快的高性能计算机的性能,将有望达到 每秒4百亿亿次浮点计算。